CN208592562U - 一种预加弹性载荷的电主轴装配工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预加弹性载荷的电主轴装配工装，包括基座，主轴定位装置，辅助夹紧装置，预加载荷装置，固定装置，测量装置；所述基座用于承载待装配的电主轴；所述主轴定位装置通过活动连接安装在所述基座下方，用于定位电主轴；所述辅助夹紧装置的两端安装在所述固定装置上，用于防止电主轴在装配过程中侧倾；所述预加载荷装置的两端安装在所述固定装置上，用于施加弹性载荷；所述测量装置安装在所述基座上，用于检测电主轴轴向和径向跳动。本实用新型克服了热装配方式中轴承冷却后拧紧困难的问题，实现了电主轴的定位、夹紧以及轴向与径向跳动的测量，提高了装配精度和装配效率，有利于实现标准化作业。

Description

一种预加弹性载荷的电主轴装配工装

技术领域

本实用新型涉及辅助装配工具技术领域，尤其涉及一种预加弹性载荷的电主轴装配工装。

背景技术

高速电主轴的主轴与前后端轴承组件采用过盈热装配方法，加热前后端轴承组件，热装配在主轴上，然后拧紧前后端螺母实现轴承组件的轴向定位。但由于轴承组件装配在主轴上以后会发生自由冷却，冷却后会与主轴隔肩产生间隙，为实现轴承组件的轴向定位拧紧螺母时需要较大力矩才能消除该间隙，难以量化控制拧紧力矩，主轴静刚度也就无法精确控制。若主轴静刚度过大，温升较快，影响轴承及主轴寿命；若主轴静刚度较小，影响加工精度及切削表面质量。

目前，国内高速电主轴装配工作台简单，无法有效解决上述问题，不能保证装配质量。需要使用额外的工装才可在装配前对高速电主轴进行定位与夹紧，也需要额外的工具测量高速电主轴装配时及装配完成后的径向与轴向跳动。对于高速电主轴的装配工作纷繁复杂，也缺乏具体的操作流程规范。

中国专利文献号CN103252636B，公开了一种电主轴轴承冷压装配工装，可满足电主轴轴承的内圈和外圈同时进行安装,压装高度可大范围调节，以适应各种型号不同长度的电主轴压装；通过液压拉马作为动力,机械化程度提高，操作简单方便，应用范围广泛。由于采用该工装作为电主轴轴承压装的定位支撑，使压装时电主轴轴承的内外圈受力均匀，轴承不再受到损坏，提高电主轴轴承装配质量和装配精度。但是，该方法存在的问题是，由于采用轴承冷压装配的方案，受装配方式的限制，仅适用于普通配合的轴承或相对精密的轴承的装配，对于大型的轴承或者过盈配合配合量较大的轴承的装配较难实现。

中国专利文献号CN207026868U，公开了一种电主轴装配工装。该工装主要用于装配主轴壳体，采用了可翻转的主轴壳体固定组件。该固定组件具有竖直翻转状态，可沿所述竖直升降机构朝向芯轴固定组件的一侧下降，以将主轴壳体固定组件上固定的电主轴的主轴壳体与芯轴固定组件上固定的电主轴的芯轴进行装配。该方法存在的问题是，对于不同型号的电主轴，需要更换夹紧与定位装置，而该工装将夹紧与定位装置合二为一，体积大重量重更换复杂；同时，该工装可翻转的主轴壳体固定组件无法拆卸，因此仅适合于主轴壳体的装配，装配限制过多；另外，该装置也无法测量高速电主轴装配时的径向与轴向跳动。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种预加弹性载荷的电主轴装配工装，在采用热装配方式装配轴承组件时，通过始终施加在轴承组件上的预紧力，保证轴承组件在冷却后与主轴隔肩没有间隙；通过对主轴径向和轴向跳动的测量，及时调整，减少装配误差。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何解决电主轴的前后端轴承组件自由冷却后拧紧困难的问题、如何在采用装配工装时实现电主轴的定位和夹紧、如何测量装配过程中电主轴的轴向和径向跳动。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种预加弹性载荷的电主轴装配工装，包括基座，主轴定位装置，辅助夹紧装置，预加载荷装置，固定装置；所述基座用于承载呈竖直方向放置的待装配的电主轴，中心设置有一通孔，用于确定所述电主轴装配位置；所述主轴定位装置通过活动连接安装在所述基座下方，用于定位所述电主轴；所述固定装置安装在所述基座上方，包括两个分别位于所述通孔的两侧相互对称的固定支架；所述辅助夹紧装置的两端分别安装在所述固定装置的两个固定支架上，用于防止所述电主轴在装配过程中侧倾；所述预加载荷装置的两端分别安装在所述固定装置的两个固定支架上，并可沿着所述固定支架滑动，用于施加弹性载荷。

进一步地，本发明提供的电主轴装配工装还包括安装在所述基座上并位于所述通孔一侧的测量装置，用于检测所述电主轴轴向和径向跳动；所述测量装置包括呈竖直方向安装在所述基座上并可伸缩的升降支架，一端固定在所述升降支架的上部、与所述升降支架垂直、可伸缩的测量臂，固定在所述测量臂另一端的千分表；所述升降支架可绕其轴旋转。

进一步地，所述固定支架的中间沿竖直方向设置有U型槽，所述U型槽的两侧设有竖直方向带刻度的导轨，所述U型槽的两翼沿竖直方向设有多个均匀分布且沿U型槽相互对称的小孔。

进一步地，所述预加载荷装置包括上套环，与所述上套环通过沿圆周均匀分布的多个弹簧连接的下套环，沿所述上套环径向对称分布、并通过直杆与所述上套环固定连接的两个滑块；所述滑块呈工字形，分别安装在所述固定支架的导轨上并可沿所述导轨上下移动。

进一步地，所述辅助夹紧装置包括相互对称的两个夹紧机构；所述夹紧机构包括固定在所述固定支架的小孔上的连接器，通过支撑杆与所述连接器连接的半圆形卡爪；所述连接器与所述支撑杆之间、所述支撑杆与所述半圆形卡爪之间通过固定螺栓连接；两个所述半圆形卡爪相互对称分布，组合成一个圆形，并通过固定螺栓连接。

进一步地，所述主轴定位装置为细长杆结构，一端为用于固定所述电主轴的定位槽，另一端为用于安装在所述基座座腿上并可沿所述座腿旋转的圆环。

进一步地，所述主轴定位装置的定位槽有多种规格，根据所述电主轴的直径进行选择。

进一步地，所述夹紧机构的半圆形卡爪有多种规格，根据所述电主轴的直径进行选择。

进一步地，所述弹簧数量至少为3个。

进一步地，所述弹簧在工作时始终处于压缩状态，所述下套环在工作时始终与所述电主轴的轴承组件接触。

本实用新型提供的利用预加弹性载荷的电主轴装配工装，与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过预加载荷装置给前后端轴承组件施加弹性载荷，能够有效解决高速电主轴装配过程中前后端轴承组件自由冷却后拧紧困难的问题；

2、通过主轴定位装置和辅助夹紧装置，实现了高速电主轴安装过程中的定位和夹紧，便于电主轴装配；

3、增加测量装置，可以测量电主轴装配过程中及装配完成后的轴向和径向跳动，方便及时调整，减少误差；

4、本实用新型提供的电主轴装配工装，结构紧凑，通用性强，操作简单，提高了装配精度和装配效率，降低了对装配工人的技术要求，有利于实现标准化作业。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电主轴装配工装的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电主轴装配工装的测量装置的立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的电主轴装配工装的固定支架的立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的电主轴装配工装的预加载荷装置的立体结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的电主轴装配工装的辅助夹紧装置的立体结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的电主轴装配工装的主轴定位装置的立体结构示意图。

其中，1-基座，2-测量装置，3-固定支架，4-预加载荷装置，5-辅助夹紧装置，6-主轴定位装置，7-电主轴，101-通孔，201-升降支架，202-测量臂，203-千分表，301-U型槽，302-导轨，303-小孔，401-上套环，402-下套环，403-弹簧，404-滑块，405-直杆，501-半圆形卡爪，502-连接器，503-支撑杆，601-定位槽，602-圆环。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的一个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实用新型提供了一种利用预加弹性载荷的电主轴装配工装，包括基座1，主轴定位装置6，辅助夹紧装置5，预加载荷装置4，固定装置2；基座1用于承载呈竖直方向放置的待装配的电主轴7，中心设置有一通孔101，用于确定电主轴7的装配位置；主轴定位装置6通过活动连接安装在基座1下方，用于定位电主轴7；所述固定装置安装在基座1上方，包括两个分别位于所述通孔的两侧相互对称的固定支架3；辅助夹紧装置5的两端分别安装在的两个固定支架3上，用于防止电主轴7在装配过程中侧倾；预加载荷装置4的两端分别安装在两个固定支架3上，并可沿着固定支架3滑动，用于施加弹性载荷。

本实用新型提供的电主轴装配工装还包括测量装置2。测量装置2安装在基座1上并位于通孔101一侧，用于检测电主轴7的轴向和径向跳动。

如图2所示，测量装置2包括升降支架201，测量臂202和千分表203。升降支架201呈竖直方向安装在基座1上，并可绕其轴向旋转；升降支架201能够沿其轴向伸缩，从而调整不同的高度以适应安装需求。测量臂202的一端固定在升降支架201的上部，并且与升降支架201垂直；测量臂202可沿其轴向伸缩，以适应不同直径的电主轴7。千分表203固定在测量臂202的另一端。使用时，通过转动升降支架201调节角度、伸缩升降支架201调节高度、伸缩测量臂202调节长度，将千分表203的探针与电主轴7的表面接触，读取千分表203的读数获得装配过程中及装配完成后的电主轴7的轴向和径向跳动。

如图3所示，固定支架3的中间沿竖直方向设置有U型槽301，U型槽301的两侧设有竖直方向带刻度的导轨302，U型槽301的两翼沿竖直方向设有多个均匀分布且沿U型槽相互对称的小孔303。小孔303用来固定辅助夹紧装置5，在不同高度的小孔303上固定，可实现辅助夹紧装置5的不同安装高度，以实现对不同规格的电主轴的安装需求。导轨302用于实现预加载荷装置4的上下移动。

如图4所示，预加载荷装置4包括上套环401，下套环402，弹簧403，直杆405，滑块404。上套环401与下套环420之间通过弹簧403连接，弹簧403的数量至少需要3个，并且沿着上套环401的圆周均匀分布。沿着上套环401的径向分布了相互对称的两个呈工字形的滑块404，滑块404与上套环401之间通过直杆405固定连接。两个滑块404分别安装在固定支架3的导轨302上，并可沿导轨302上下移动，从而实现上套环的上下移动。使用时，下套环402与电主轴7的前后端轴承组件接触，向下滑动滑块404，从而实现上套件401往下移动压缩弹簧403，当滑块404移动到合适的位置时，将其固定在固定支架3上。根据导轨302上的刻度可以读出弹簧403的压缩行程，根据弹簧403的阻尼系数可以计算施加的弹力。在轴承组件自由冷却的时候，弹簧403一直处于压缩状态，保证轴承组件一直受到向下的弹力，并且随着温度变化，弹力大小可调节，保证完全冷却后轴承与电主轴7的隔肩没有间隙。

如图5所示，辅助夹紧装置5包括相互对称的两个夹紧机构；所述夹紧机构包括半圆形卡爪501，连接器502，支撑杆503。连接器502固定在固定支架3的小孔303上，通过前后对称设置的两个支撑杆503与半圆形卡爪501连接；连接器502与支撑杆503之间、支撑杆503与半圆形卡爪501之间通过固定螺栓连接。两个半圆形卡爪501相互对称分布，组合成一个圆形，并通过固定螺栓连接。拧松螺栓时，可以调节连接器502和支撑杆503以及支撑杆503和半圆形卡爪501之间的角度，当调节至合适的角度时，拧紧螺栓将其固定。半圆形卡爪501有多种规格，可以根据待装配的电主轴7的外径大小选择合适半圆形卡爪501进行更换。更换好半圆形卡爪501后，调整连接器502在固定支架3上的高度，并调整连接器502与支撑杆503之间的角度以及支撑杆503和半圆形卡爪501之间的角度，最后将两个半圆形卡爪501的螺栓拧紧，组成一个圆形，将电主轴7环绕包裹。不仅能适应不同直径的电主轴7的安装需求，还能更好地起到辅助夹紧作用，保证电主轴7不发生侧倾，提高了装配的精度。

如图6所示，主轴定位装置6为细长杆结构，一端是一个U型的定位槽601，另一端是一个圆环602。定位槽601用于定位待装配的电主轴7，通过将定位槽601与电主轴7的一端相扣来固定电主轴7。圆环602用于将主轴定位装置6安装在基座1的座腿上，同时，圆环602可以绕着所述座腿旋转，从而调整主轴定位装置6的角度，使定位槽601能够位于基座1的通孔101下方的轴线位置。为了适应不同直径的电主轴7的安装需求，主轴定位装置6具有多种规格可供选择，从而使本实用新型提供的电主轴装配工装能够适应不同规格的电主轴的装配。

本实用新型公开的利用电主轴装配工装，装配电主轴的过程包括以下步骤：

(a)调整主轴定位装置：根据待装配的电主轴直径选择合适的主轴定位装置，旋转主轴定位装置，使定位槽位于基座通孔下方轴线位置；

(b)调整辅助夹紧装置：根据待装配的电主轴直径选择合适的半圆形卡爪，调整好连接器的高度并固定在固定支架上；

(c)定位、夹紧待装配的电主轴：将待装配的电主轴的轴线对准定位槽，呈竖直方向由上而下进行安装，定位完成后，调整好半圆形卡爪与支撑杆、支撑杆与连接器之间的角度后拧紧固定螺栓进行固定，以夹紧电主轴；

(d)装配前后端轴承组件：采用热装配方式装配电主轴的前后端轴承组件，移动预加载荷装置，使下套环与前后端轴承组件接触；向下移动预加载荷装置的滑块，使上套环往下压缩弹簧，将滑块固定在固定支架上；

(e)测量电主轴跳动：调整测量装置，使千分表探针接触主轴的位置后固定，测量电主轴装配过程中以及装配完成后的轴向和径向跳动，并进行调整。

本实用新型的工作原理如下：装配前，首先根据待装配的电主轴的直径大小，选择合适的主轴定位装置和半圆形卡爪；再调整主轴定位装置的位置，使定位槽与基座中部的通孔处于同一轴心，调整辅助夹紧装置的连接器的高度，调整好连接器、支撑杆、半圆形卡爪相互之间的角度，并用拧紧螺栓固定好；将待装配的电主轴安装在基座上，采用热装配方式装上前后端轴承组件，移动预加载荷装置，使下套环与轴承组件接触，往下移动上套环，压缩弹簧，给轴承组件施加弹力预载荷；当轴承组件在自然冷却的时候，由于预载荷一直存在，保证轴承组件完全冷却后与电主轴的隔肩没有间隙，省去了现有技术中需要较大力矩才能消除间隙的步骤；同时，在装配过程中，调整测量装置，使千分表与电主轴接触，获取电主轴的轴向及径向跳动误差，能够在装配过程中及装配完成后及时发现，并调整以减少误差。

本实用新型公开的电主轴装配工装克服了热装配方式中轴承冷却后拧紧困难的问题，实现了电主轴的定位、夹紧以及轴向与径向跳动的测量，提高了装配精度和装配效率，有利于实现标准化作业。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种预加弹性载荷的电主轴装配工装，其特征在于，包括基座，主轴定位装置，辅助夹紧装置，预加载荷装置，固定装置；

所述基座用于承载呈竖直方向放置的待装配的电主轴，中心设置有一通孔，用于确定所述电主轴装配位置；

所述主轴定位装置通过活动连接安装在所述基座下方，用于定位所述电主轴；

所述固定装置安装在所述基座上方，包括两个分别位于所述通孔的两侧相互对称的固定支架；

所述辅助夹紧装置的两端分别安装在所述固定装置的两个固定支架上，用于防止所述电主轴在装配过程中侧倾；

所述预加载荷装置的两端分别安装在所述固定装置的两个固定支架上，并可沿着所述固定支架滑动，用于施加弹性载荷。

2.如权利要求1所述的电主轴装配工装，其特征在于，还包括安装在所述基座上并位于所述通孔一侧的测量装置，用于检测所述电主轴轴向和径向跳动；所述测量装置包括呈竖直方向安装在所述基座上并可伸缩的升降支架，一端固定在所述升降支架的上部、与所述升降支架垂直、可伸缩的测量臂，固定在所述测量臂另一端的千分表；所述升降支架可绕其轴旋转。

3.如权利要求1所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述固定支架的中间沿竖直方向设置有U型槽，所述U型槽的两侧设有竖直方向带刻度的导轨，所述U型槽的两翼沿竖直方向设有多个均匀分布且沿U型槽相互对称的小孔。

4.如权利要求3所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述预加载荷装置包括上套环，与所述上套环通过沿圆周均匀分布的多个弹簧连接的下套环，沿所述上套环径向对称分布、并通过直杆与所述上套环固定连接的两个滑块；所述滑块呈工字形，分别安装在所述固定支架的导轨上并可沿所述导轨上下移动。

5.如权利要求3所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述辅助夹紧装置包括相互对称的两个夹紧机构；所述夹紧机构包括固定在所述固定支架的小孔上的连接器，通过支撑杆与所述连接器连接的半圆形卡爪；所述连接器与所述支撑杆之间、所述支撑杆与所述半圆形卡爪之间通过固定螺栓连接；两个所述半圆形卡爪相互对称分布，组合成一个圆形，并通过固定螺栓连接。

6.如权利要求1所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述主轴定位装置为细长杆结构，一端为用于固定所述电主轴的定位槽，另一端为用于安装在所述基座座腿上并可沿所述座腿旋转的圆环。

7.如权利要求6所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述主轴定位装置的定位槽有多种规格，根据所述电主轴的直径进行选择。

8.如权利要求5所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述夹紧机构的半圆形卡爪有多种规格，根据所述电主轴的直径进行选择。

9.如权利要求4所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述弹簧数量至少为3个。

10.如权利要求4所述的电主轴装配工装，其特征在于，所述弹簧在工作时始终处于压缩状态，所述下套环在工作时始终与所述电主轴的轴承组件接触。